【導(dǎo)讀】對于小車的控制，即是對于電機(jī)的控制。電機(jī)作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，其應(yīng)。機(jī)進(jìn)行控制就顯得尤為重要。基于Cortex-M3內(nèi)核的STM32F10x系列芯片是新。效率，并對控制系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，有利于智能小車的功能擴(kuò)展和升級。本論文主要分析了基于STM32F103的小車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。測電路、觸角檢測電路等。以STM32F103主控芯片及其外圍擴(kuò)展電路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整。成開發(fā)環(huán)境IAREWARM下編寫了控制程序。

　　

【正文】 式 自由行走模式 轉(zhuǎn)換為循跡 模式 YES N0 N0 是否開始執(zhí)行 設(shè)置執(zhí)行標(biāo)志 YES 是否加速 是否減速 YES YES YES 退出 PWM波占空比減 10/300 PWM波占空比增 10/300 占空比是否超出范圍 PWM波輸出調(diào)節(jié) N0 N0 維持原始 PWM波輸出 N0 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 由上章鍵盤擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)可知，啟動 /停止由 1 鍵控制切換，在程序中通過判斷標(biāo)志變量值來切換；自由行走模式和循跡模式單獨(dú)按鍵控制；按小車加速和減速鍵，對小車速度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)。 本設(shè)計(jì)中小車運(yùn)動方向轉(zhuǎn)變時，速度未做單獨(dú)處理，因此要求小車的運(yùn)動速度不宜過快，否則方向不易控制。通過對 PWM 波占空比范圍的控制限定小車的速度范圍，占空比一般在 150/300 以下，因此本次設(shè)計(jì)中占空比范圍設(shè)定為40/300160/300。通過對定時器配置，產(chǎn)生時鐘頻率為 10KHZ，周期為 的 PWM 波，由加速 /減速鍵步進(jìn)調(diào)節(jié)占空比參數(shù) TIM4_CCRx 值，實(shí)現(xiàn)對小車運(yùn)行速度的控制。具體定時器配置 [10]以 TIM3 通道 3為例程序如下： void PWM_Channel _ configuration(u16 CCR_Val) { u16 CCR3_Val=CCR_Val。 TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure。 = TIM_OCMode_PWM1。 //PWM模式 = TIM_OutputState_Enable。 //輸出使能 = CCR3_Val。 //設(shè)置占空比 =CCR_Val/(TIM_Period +1) = TIM_OCPolarity_Low。 //比較輸出極性 TIM_OC3Init(TIM3, amp。TIM_OCInitStructure)。 //配置通道 3 TIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable)。 //使能 TIM3 在 CCR3 上的預(yù)裝載寄存器 TIM_ARRPreloadConfig(TIM3, ENABLE)。 //使能 TIM3 在 ARR 上的預(yù)裝載寄存器 TIM_Cmd(TIM3, ENABLE)。 } 循跡子程序 循跡模式鍵按下，小車進(jìn)入循跡模式，其流程圖如圖 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 循跡子流程圖 將小車置于黑跡上，進(jìn)入循跡模式 ，主控芯片控制紅外探測器使能，此時左右紅外探測器均未檢測到出界，小車開始向前行走，此后根據(jù)左右探測器的檢測信號對小車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，使小車按設(shè)定的軌跡行走，實(shí)現(xiàn)簡單的循跡功能。 自由行走子程序 自由行走模式鍵按下，小車進(jìn)入自由行走模式，其子程序流程圖如圖 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 自由行走子流程圖 如圖 ，在自由行走模式下，由觸角傳感器檢測障礙物，低電平觸發(fā)來控制小車的運(yùn)動方向。 LCD 顯示子程序 顯示模塊實(shí)時顯示三個小車運(yùn)動參數(shù)，小車行走模式、小車運(yùn)動方向及速度級數(shù)，為 滿足顯示要求，顯示子程序主要調(diào)用了三個函數(shù)： （ 1）寫字節(jié)函數(shù) void LCD_Write(u32 inst,u8 ddata) （ 2）寫字符串函數(shù) void LCD_Dis_Str(u8 row,u8 col,u8 *str) （ 3） 寫十進(jìn)制數(shù)函數(shù) void LCD_Dis_Digital(u8 row,u8 col,u32 Dig_Data) 利用這 3個主要函數(shù)實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時更新。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第 4 章 結(jié)論 本文根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求，制定了設(shè)計(jì)方案，并逐步完成了硬件和軟件部分的設(shè)計(jì)。整個系統(tǒng)以 STM32 為主控芯 片，實(shí)現(xiàn)對小車簡單運(yùn)動的控制，其中硬件部分包括 STM32F103 及外圍電路、電平轉(zhuǎn)換電路、電機(jī)驅(qū)動電路、液晶顯示電路、紅外循跡檢測電路、觸角傳感避障電路、鍵盤擴(kuò)展電路，完成各部分電路設(shè)計(jì)并使用 PROTEL畫出電路設(shè)計(jì)原理圖；軟件部分在 STM32集成開發(fā)環(huán)境 IAR EWARM 下編寫各模塊程序，包括 PWM 波輸出模塊、液晶顯示模塊、鍵盤掃描模塊、自由行走避障模塊和紅外循跡模塊，并通過主控制程序?qū)⒏髂K融合一起。整個設(shè)計(jì)將硬件與軟件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對小車的控制，使小車能夠做出前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等動作，并通過 液晶顯示器實(shí)時顯示小車的運(yùn)動參數(shù)，同時可通過鍵盤輸入對小車行走模式進(jìn)行切換及對小車速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且能夠在不同模式下通過傳感檢測電路實(shí)現(xiàn)簡單的避障和循跡功能。論文基本完成了硬件和軟件的設(shè)計(jì)，并使之符合設(shè)計(jì)要求。 本設(shè)計(jì) 與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合， 利用高性能的 STM32F103 芯片 ，輔以各種傳感器來檢測路面、障礙物等周圍環(huán)境，通過高可靠性的軟件設(shè)計(jì)，來實(shí)現(xiàn)小型電動車的智能控制， 具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義 。 隨著智能控制技術(shù)與傳感檢測技術(shù)的飛速發(fā)展，作為智能機(jī)器人雛形的智能小車在探測、考古、娛樂各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，尤其在足球機(jī)器人 研究方面有很好的發(fā)展前景。在智能機(jī)器人發(fā)展如火如荼之期， 智能小車控制系統(tǒng)的研制為其提供了更有利的研制手段和方法，將有助于推動智能機(jī)器人的發(fā)展。由于初次接觸 STM32F10x 系列芯片，對其先進(jìn)的中斷響應(yīng)系統(tǒng)未能很好掌握，傳感信號的接收選擇了一般 I/O口，不過基于 STM32F103 的高性能，其反應(yīng)速度還是可以滿足設(shè)計(jì)要求，但要充分利用芯片資源及更好的實(shí)時控制在這部分還有待改進(jìn)；另外，對于小車轉(zhuǎn)彎過程的車速未做區(qū)別對待，在本次設(shè)計(jì)中將 PWM波占空比控制在 1/2 以下，使小車不會因速度過高而導(dǎo)致轉(zhuǎn)彎過程中其方向不易控 制?？偟膩碚f，設(shè)計(jì)方案是比較完善的，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 致謝 經(jīng)過三個月的學(xué)習(xí)和鍛煉，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。在這期間，我結(jié)合所學(xué)基礎(chǔ)知識去接觸新的芯片，在提出設(shè)計(jì)方案的過程中，反復(fù)的提出問題，解決問題，不斷的進(jìn)步，整個的設(shè)計(jì)過程中，在鞏固已學(xué)知識的基礎(chǔ)上，我的自學(xué)能力、和解決問題的能力有了很大提高，同時對嵌入式這方面知識與技術(shù)有了更進(jìn)一步的了解，為以后更深層次的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 當(dāng)然以上所有成績的取得離不開各位老師和同學(xué)的熱情指導(dǎo)和真誠幫助。首先我要感謝我的母校給我提供了一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，感謝學(xué)院 對我們畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)工作精心合理的安排，當(dāng)然，對我的指導(dǎo)老師王辛杰老師表達(dá)我最真誠的謝意，感謝他在我畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個過程中始終予以的熱情指導(dǎo)和督促，對我提出的疑惑耐心地指點(diǎn)，他的指點(diǎn)是我克服困難、完成設(shè)計(jì)的重要因素，對我一個月的實(shí)習(xí)也產(chǎn)生了鼓勵和支持的作用。同時我還要感謝李勇同學(xué)、曹煜濤同學(xué)的真誠指點(diǎn)，以及其他各位老師和同學(xué)的不吝指教，使我度過了緊張而又充實(shí)的三個月。畢業(yè)設(shè)計(jì)的三個月，我收獲了知識、能力，也深刻體會到了師情和友情的可貴，這段時光將成為我人生中少有的甘甜回憶，我會以此激勵自己繼續(xù)努力，爭取使自己的 人 生 對 社 會 產(chǎn) 生 些 許 積 極 的 價(jià) 值 ！畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 參考文獻(xiàn) [1] 杜春雷 .ARM 體系結(jié)構(gòu)與編程 .北京：清華大學(xué)出版社， 20200201 [2] 姚文詳，宋巖 .ARM CortexM3 權(quán)威指南 .北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 ，202007 [3] 范書瑞 .CortexM3 嵌入式處理器原理與應(yīng)用 .北京： 電子工業(yè)出版社 ，20200101 [4] 李寧 .基于 MDK 的 STM32 處理器開發(fā) 利用 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社，202010 [5] 彭剛，春志強(qiáng) .基于 ARM CortexM3的 STM32系列嵌入式微控制器應(yīng)用 .北京：電子工業(yè)出版社， 20200101 [6] 劉同法 ， 肖志剛 ， 彭繼衛(wèi) .ARM CortexM3內(nèi)核微控制器快帶入門與應(yīng)用 .北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 20200801 [7] ST Reference manual(Mediumand Hightdesitity STM32F101xx and STM32F103xx advanced ARMbased 32bit MCUs).2020 [8] 王永虹 ， 徐煒 ， 郝立 平 .STM32 系列 ARM CortexM3 微控制器原理與實(shí)踐 .北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 20200701 [9] 楊渝欽 .控制電機(jī) .北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 202081 [10] ST User manual(ARMbased 32bit MCU STM32F101xx and STM32F103xx Firmware Library).2020 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 附錄